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Bac S - Sujet de SVT - Spécialité
2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement de
spécialité).ÉNERGIE ET CELLULE VIVANTE
rgie utilisée par les muscles lors des courses de 100 es deux types de course.Vous devez lui rédiger un document explicatif, en utilisant les données des documents et vos connaissances. Situez la
voie métabolique 3 du document 1 sur le schéma de la feuille annexe à compléter et à rendre avec la copie.
Document 1 : les différen
is voies métaboliques décrites ci-dessous : Voie 1 : anaérobie alactique Voie 2 : anaérobie lactiqueFermentation lactique
Voie 3 : aérobie
Substrats utilisés Créatine-Phosphate + ADP Glucose ou autres substrats + ADPGlucose ou autres substrats + O2
+ ADP Produits formés Créatine + ATP Acide lactique + ATP H2O + CO2 + ATP Document 2 : performances et données métaboliques chez des nageurs professionnels mme a mis 14 minutes 31 secondes pour parcourir la distance. Sa vitesse moyenne étaitSa vitesse moyenne était donc de 125 m/min.
Contributions relatives de la voie aérobie et des voies anaérobies selon les types de course et selon les vitesses atteintes
par des nageurs de niveau olympique Distance de la course (en mètres) Contribution relative en % Voies anaérobies Voie aérobie100 90 10
200 60 40
400 40 60
800 17 83
1500 10 90
Document 3 : deux types de fibres musculaires
Doc.3a Proportion de fibres de type I et de type II Doc.3b Coupes longitudinales de deux cellules musculaires observées au microscope
électronique). Des fibres de type I et II coexistent dans un même muscle. Feuille annexe à compléter et à rendre avec la copie Schéma des voies métaboliques énergétiques dans une portion de cellule musculaireCorrigé :
Introduction (cerne le sujet => de quoi s͛agit-il ? et reformule la question)Les cellules musculaires ont besoin d͛énergie. Un entraîneur souhaite améliorer les performances de ses coureurs en adaptant leur
entraînement en fonction du type de course : 100 m et 1500m.Il s͛agit de lui fournir des explications sur l͛origine de l͛énergie utilisée par les cellules musculaires lors de ces deux types de course.
Le document 1 permet d͛expliquer que l͛énergie utilisée par les cellules musculaires provient de trois types de métabolisme. Ces trois
types de métabolisme permettent la régénération d͛ATP dans les cellules musculaires.* Cette régénération est très importante car l͛ATP, adénosine triphosphate, est une source d͛énergie directement utilisable pour la
cellule. L͛hydrolyse de cette molécule libère de l͛énergie, cette réaction est exoénergétique. Lors de l͛hydrolyse, l͛ATP libère son
troisième groupement phosphate et de l͛adénosine diphosphate ou ADP : ATP + H2O ADP + Pi L͛ATP doit être alors renouvelé.
* Mais, ce renouvellement par synthèse d͛ATP est une réaction endoénergétique qui nécessite un apport d͛énergie.
Le tableau du document 1 récapitule les trois voies métaboliques qui permettent cette synthèse :
- deux voies sont anaérobies c͛est-à-dire qu͛elles se déroulent en absence de dioxygène. La voie alactique où une molécule de
créatine-phosphate réagit avec de l͛ADP pour donner de l͛ATP et la voie lactique qui consomme du glucose et qui permet aussi la
synthèse d͛ATP et une molécule d͛acide lactique est formée (il s͛agit d͛une fermentation lactique).
- une voie aérobie qui consomme du glucose en présence de dioxygène : il s͛agit de la respiration cellulaire. Au cours de la respiration
cellulaire, en présence de glucose, la réaction bilan est : C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
Cependant, ces trois voies métaboliques permettant la régénération de l͛ATP ne sont pas sollicitées de la même façon selon le type
de courses.Le document 2 récapitule des données métaboliques ainsi que les performances de nageurs professionnels. Ces performances
dépendent du type de nage : lors d͛un 100 m nage libre, un nageur atteint une vitesse moyenne de 125m/min alors que lors d͛une
nage de 1500 m, un nageur atteint une vitesse moyenne de 103m/min. Les études suivantes ont été effectués chez des nageurs
professionnels de niveau olympique.La contribution relative des trois voies métaboliques dépend du type de course : on observe ainsi que lors d͛une nage de 100 m la
voie métabolique sollicitée à 90% est celle de la voie anaérobie et 10% celle aérobie.
=> On en déduit que dans ce type de course la voie 1 avec la créatine ʹ phosphate et la voie 2 avec la fermentation lactique
permettent le renouvellement de l͛ATP.Plus la nage dure longtemps, et plus la contribution des voies anaérobies diminue au profit de la voie aérobie. Ainsi, pour une nage
de 1500 m, la voie aérobie contribue pour 90% à la régénération d͛ATP.=> On en déduit que pour ce type de course, la respiration cellulaire permet le renouvellement de l͛ATP.
Cependant, toutes les fibres musculaires ne sont pas de même type et n͛ont pas le même type de métabolisme.
Le document 3 montre qu͛il existe des fibres musculaires de type I et de type II.* D͛après le doc.3a, chez les sportifs qui pratiquent un sport d͛endurance, de longue durée comme les coureurs et les skieurs de fond,
la proportion de fibres de type I est très élevée, 60 à 70 %, par rapport à celle des fibres de types II. Or, d͛après le doc.3b, une coupe
longitudinale des fibres musculaires de type 1 montre qu͛elles contiennent de très nombreuses mitochondries.
=> Les mitochondries sont les organites de la respiration cellulaire. On peut en déduire que les fibres de type I renouvelle leur ATP
grâce à la respiration cellulaire, la voie aérobie. Cette voie est donc très importante pour les courses d͛endurance.
* Par contre, chez les sportifs qui pratiquent un sport avec des efforts brefs et intenses (sprinteurs, skieurs de descente par exemple),
ce sont les fibres de type II qui sont en proportion plus importante (45 à 55%). Or, d͛après le doc.1b, ces fibres ne présentent pas, ou
très peu de mitochondries.=> On peut en déduire que la régénération de l͛ATP se fait par des voies anaérobies et donc ce n͛est pas la respiration cellulaire qui
est privilégiée dans ce cas mais les voies anaérobies alactique et lactique du document 1.Synthèse :
Pour répondre à l͛entraîneur de l͛équipe de natation, on a pu voir qu͛il existe trois voies métaboliques qui permettent la
régénération d͛ATP, molécule indispensable pour fournir de l͛énergie aux cellules musculaires : deux voies anaérobies qui se réalisent
sans dioxygène et une voie aérobie qui se réalise avec dioxygène, c͛est la respiration cellulaire (doc.1). . Ces trois voies métaboliques
fournissent l͛énergie nécessaire à la synthèse d͛ATP : ces trois voies sont donc dites exoénergétiques. L͛ATP fournira ensuite l͛énergie
nécessaire à la contraction des cellules musculaires (voir sur le schéma pour la voie aérobie où se déroule la respiration cellulaire).
Cependant, on peut de façon schématique distinguer deux types de sport : les sports d͛endurance qui nécessitent un effort prolongé,
comme un 1500 m nage libre et des sports qui nécessitent un effort intense mais de courte durée comme une nage de 100m (doc.2).
Dans le premier type de sport, ce sont des fibres de type 1 qui sont sollicitées car riche en mitochondries où se déroule la respiration
cellulaire(doc.3). La voie aérobie est fortement sollicitée dans ce type de course (doc.2 et 3). Par contre, pour le second type de sport,
ce sont les fibres de types 2, caractérisées par un métabolisme anaérobie, qui sont sollicitées (doc.2-3).
Par conséquent, l͛entraînement doit être adapté au type de nage de façon à favoriser l͛un ou l͛autre type de fibres musculaires. Les
performances sportives en seront améliorées.Remarque : les voies anaérobies sont rapidement mobilisées alors que la voie aérobie fournit de l͛énergie sur un long terme.